故障指示器的超级电容充电系统及其采用的充电方法技术方案

本发明专利技术公开了一种故障指示器的超级电容充电系统及其采用的充电方法，故障指示器的超级电容充电系统包括：第一运算单元、第二运算单元、第三运算单元以及依次电性耦合的CT线圈、整流滤波单元、DC‑DC降压单元、第一晶体管、采样电阻、第二晶体管、超级电容；CT线圈用以采集电网上的电流并输出交流电压；整流滤波单元用以接收CT线圈输出的交流电压，并输出直流电压V1；第一运算单元用以实时采样超级电容的电压V4及DC‑DC降压单元的输出的直流电压V3，通过内部的运算电路向DC‑DC降压单元输出控制电压V2。借此，本发明专利技术的故障指示器的超级电容充电系统及其采用的充电方法，可以根据CT取电能力动态调节充电电流，实现极高的充电效率、为电路提供完善的保护。

【技术实现步骤摘要】
故障指示器的超级电容充电系统及其采用的充电方法
本专利技术是关于超级电容充电领域，特别是关于一种故障指示器的超级电容充电系统及其采用的充电方法。
技术介绍
超级电容具有功率密度高、使用寿命长、工作温度范围宽等优点，特别适合在电路系统中作为后备电源。故障指示器一般需要挂接在电网的供电线路上，无法采用市电直接供电，一般采用的电源供电方式为：当线路上电流大于一定值时，由CT(电流互感器)给系统供电，同时给超级电容充电，当线路电流较小时，由超级电容放电给系统供电，当超级电容存储的电量放完后由后备锂电池给系统供电。现有的超级电容充电技术一般采用以下几种方式：1、单一电阻控制充电电流；2、由微控制器根据不同的条件，控制电子开关，选择不同的控制电阻分档控制充电电流；3、采用工作在线性放大区的晶体管作为可变电阻，控制充电电流。通过对以上现有技术的分析，可以发现现有的超级电容充电方法存在以下缺点：1、采用单一电阻控制充电电流的方式随着超级电容电压的升高，充电电流会变小；2、多个电阻，分档控制充电电流，可以根据不同的条件(如超级电容电压变化)选择不同的档位来控制电流，但是分档太细会导致电路复杂，并且要使用微控制器控制，实时性低；3、采用工作在线性放大区的晶体管作为可变电阻，控制充电电流的方式，虽然根据不同条件无级调节充电电流，但是仍是输入电源电压值固定，通过工作在线性放大区的晶体管充当可变电阻来进行充电，因输入电源电压值固定，当超级电容电压较小时，超级电容与输入电源之间的压差较大，充电效率低；并且仍然存在对超级电容保护不完善的情况(如只根据CT供电能力大小来控制充电电流，但并没有根据充电电路的情况进行充电电流限制)。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种故障指示器的超级电容充电系统及其采用的充电方法，其可以根据CT取电能力动态调节充电电流，实现极高的充电效率、为电路提供完善的保护。为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种故障指示器的超级电容充电系统，包括：第一运算单元、第二运算单元、第三运算单元以及依次电性耦合的CT线圈、整流滤波单元、DC-DC降压单元、第一晶体管、采样电阻、第二晶体管、超级电容；其中，CT线圈用以采集电网上的电流并输出交流电压；其中，整流滤波单元用以接收CT线圈输出的交流电压，并输出直流电压V1；其中，DC-DC降压单元将整流滤波单元输出的直流电压V1转变为直流电压V3；其中，第一运算单元用以实时采样超级电容的电压V4及DC-DC降压单元的输出的直流电压V3，通过内部的运算电路向DC-DC降压单元输出控制电压V2；其中，第二运算单元用以实时监测整流滤波单元的直流电压V1，并通过与基准电压V5进行运算，向第一晶体管输出控制电流I1；其中，第一晶体管用以放大控制电流I1，调整充电电流I2，从而使整流滤波单元的直流电压V1不低于基准电压V5；以及其中，第三运算单元用以采集采样电阻两端的电压，并间接采集充电电流I2，当充电电流I2的值大于设定的电流值I3时，输出控制电流I4，并通过第二晶体管放大控制电流I4，进而调整充电电流I2，将充电电流I2限制在电流值I3，以电流值I3恒流对超级电容充电。在一优选的实施方式中，当充电电流I2的值小于设定的电流值I3时，以充电电流I2恒流对超级电容充电。在一优选的实施方式中，DC-DC降压单元的直流电压V3能够跟随超级电容的电压V4变化。在一优选的实施方式中，直流电压V3比电压V4高出一固定电压差。在一优选的实施方式中，固定电压差为0.5V。在一优选的实施方式中，第三运算单元还实时采集超级电容的电压V4，当电压V4大于设定的最大值电压V6时，输出的控制电流I4的值为0A，进而关闭第二晶体管，使超级电容的电压V4不高于电压V6。在一优选的实施方式中，超级电容的耐压值为2.7V。在一优选的实施方式中，电压V6的值为2.5V。在一优选的实施方式中，DC-DC降压单元是依据控制电压V2将整流滤波单元输出的直流电压V1转变为直流电压V3。本专利技术另一方面提供了一种故障指示器的超级电容充电系统采用的充电方法，故障指示器的超级电容充电系统包括：第一运算单元、第二运算单元、第三运算单元以及依次电性耦合的CT线圈、整流滤波单元、DC-DC降压单元、第一晶体管、采样电阻、第二晶体管、超级电容，故障指示器的超级电容充电系统采用的充电方法包括如下步骤：步骤一：CT线圈采集电网上的电流并输出交流电压；步骤二：整流滤波单元接收CT线圈输出的交流电压，并输出直流电压V1；步骤三：DC-DC降压单元将整流滤波单元输出的直流电压V1转变为直流电压V3；步骤四：第一运算单元实时采样超级电容的电压V4及DC-DC降压单元的输出的直流电压V3，通过内部的运算电路向DC-DC降压单元输出控制电压V2；步骤五：第二运算单元实时监测整流滤波单元的直流电压V1，并通过与基准电压V5进行运算，向第一晶体管输出控制电流I1；步骤六：第一晶体管放大控制电流I1，调整充电电流I2，从而使整流滤波单元的直流电压V1不低于基准电压V5；步骤七：第三运算单元采集采样电阻两端的电压，并间接采集充电电流I2，当充电电流I2的值大于设定的电流值I3时，输出控制电流I4，并通过第二晶体管放大控制电流I4，进而调整充电电流I2，将充电电流I2限制在电流值I3，以电流值I3恒流对所述超级电容充电，当充电电流I2的值小于设定的电流值I3时，以充电电流I2恒流对超级电容充电。与现有技术相比，根据本专利技术的故障指示器的超级电容充电系统及其采用的充电方法具有如下有益效果：本专利技术的故障指示器的超级电容充电系统及其采用的充电方法，其可以根据CT取电能力动态调节充电电流，实现极高的充电效率、为电路提供完善的保护。附图说明图1是根据本专利技术一实施方式的故障指示器的超级电容充电系统的整体框架示意图。主要附图标记说明：1-CT线圈，2-整流滤波单元，3-DC-DC降压单元，4-第一晶体管，5-采样电阻，6-第二晶体管，7-超级电容，8-第一运算单元，9-第二运算单元，10-第三运算单元。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。如图1所示，图1是根据本专利技术一实施方式的故障指示器的超级电容7充电系统的整体框架示意图。根据本专利技术一优选实施方式的故障指示器的超级电容充电系统，包括：第一运算单元8、第二运算单元9、第三运算单元10以及依次电性耦合的CT线圈1、整流滤波单元2、DC-DC降压单元3、第一晶体管4、采样电阻5、第二晶体管6、超级电容7；其中，CT线圈1用以采集电网上的电流并输出交流电压；其中，整流滤波单元2用以接收CT线圈1输出的交流电压，并输出直流电压V1；其中，DC-DC降压单元3将整流滤波单元2输出的直流电压V1转变为直流电压V3；其中，第一运算单元8用以实时采样超级电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种故障指示器的超级电容充电系统，其特征在于，包括：第一运算单元、第二运算单元、第三运算单元以及依次电性耦合的CT线圈、整流滤波单元、DC‑DC降压单元、第一晶体管、采样电阻、第二晶体管、超级电容；其中，所述CT线圈用以采集电网上的电流并输出交流电压；其中，所述整流滤波单元用以接收所述CT线圈输出的所述交流电压，并输出直流电压V1；其中，所述DC‑DC降压单元将所述整流滤波单元输出的所述直流电压V1转变为直流电压V3；其中，所述第一运算单元用以实时采样所述超级电容的电压V4及所述DC‑DC降压单元的输出的所述直流电压V3，通过内部的运算电路向所述DC‑DC降压单元输出控制电压V2；其中，所述第二运算单元用以实时监测所述整流滤波单元的所述直流电压V1，并通过与基准电压V5进行运算，向所述第一晶体管输出控制电流I1；其中，所述第一晶体管用以放大所述控制电流I1，调整充电电流I2，从而使所述整流滤波单元的所述直流电压V1不低于所述基准电压V5；以及其中，所述第三运算单元用以采集所述采样电阻两端的电压，并间接采集所述充电电流I2，当所述充电电流I2的值大于设定的电流值I3时，输出控制电流I4，并通过第二晶体管放大所述控制电流I4，进而调整充电电流I2，将充电电流I2限制在所述电流值I3，以所述电流值I3恒流对所述超级电容充电。...

【技术特征摘要】
1.一种故障指示器的超级电容充电系统，其特征在于，包括：第一运算单元、第二运算单元、第三运算单元以及依次电性耦合的CT线圈、整流滤波单元、DC-DC降压单元、第一晶体管、采样电阻、第二晶体管、超级电容；其中，所述CT线圈用以采集电网上的电流并输出交流电压；其中，所述整流滤波单元用以接收所述CT线圈输出的所述交流电压，并输出直流电压V1；其中，所述DC-DC降压单元将所述整流滤波单元输出的所述直流电压V1转变为直流电压V3；其中，所述第一运算单元用以实时采样所述超级电容的电压V4及所述DC-DC降压单元的输出的所述直流电压V3，通过内部的运算电路向所述DC-DC降压单元输出控制电压V2；其中，所述第二运算单元用以实时监测所述整流滤波单元的所述直流电压V1，并通过与基准电压V5进行运算，向所述第一晶体管输出控制电流I1；其中，所述第一晶体管用以放大所述控制电流I1，调整充电电流I2，从而使所述整流滤波单元的所述直流电压V1不低于所述基准电压V5；以及其中，所述第三运算单元用以采集所述采样电阻两端的电压，并间接采集所述充电电流I2，当所述充电电流I2的值大于设定的电流值I3时，输出控制电流I4，并通过第二晶体管放大所述控制电流I4，进而调整充电电流I2，将充电电流I2限制在所述电流值I3，以所述电流值I3恒流对所述超级电容充电。2.如权利要求1所述的故障指示器的超级电容充电系统，其特征在于，当所述充电电流I2的值小于设定的所述电流值I3时，以所述充电电流I2恒流对所述超级电容充电。3.如权利要求1所述的故障指示器的超级电容充电系统，其特征在于，所述DC-DC降压单元的所述直流电压V3能够跟随所述超级电容的所述电压V4变化。4.如权利要求3所述的故障指示器的超级电容充电系统，其特征在于，所述直流电压V3比所述电压V4高出一固定电压差。5.如权利要求4所述的故障指示器的超级电容充电系统，其特征在于，所述固定电压差为0.5V。6.如权利要求1所述的故障指示器的超级电容充电系统，其特征在于，所述第三运算单元还实时采集所述超级电容的所述电压V4，当所述电压V4大于设定的最大值电压V6...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，杨立新，李德建，白志华，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11